Sprawozdanie Dziekana Wydziału Przyrodniczo-Technologicznego Uniwersytetu Przyrodniczego we Wrocławiu za rok 2010
|
|  Yüklə 1.55 Mb.
|
Katedra Genetyki, Hodowli Roślin i Nasiennictwa
W projekcie nad oceną genotypów kukurydzy pod względem zdolności androgenicznych oparto się wstępnie na proponowanych metodach i stosowanych w ostatnich kilku latach przez różne zespoły (Barnabas, Ober, Kovacs 1999; Nageli, Schmid, Stamp, Butter 1999; Obert, Pretova, Buter, Schmid 2000; Góralski, Lafitte, Bouazza, Matthys-Rochon, Przywara 2002; Zheng, Weng, Sahibzada i Konzak 2003; Barnabas 2003;) bazujących na kulturach izolowanych mikrospor i pylników z uwagi na dostępność pyłku i łatwość jego obróbki. Dla wybranych 16 genotypów założono kultury izolowanych pylników i mikrospor na pożywkach 190, IND, CP, M12 z różnymi modyfikacjami polegającymi na dodatku do podłoża mleka kokosowego, miodu, regulatorów wzrostu, zastosowaniu szoków termicznych oraz zróżnicowaniu pH. Stosując szereg modyfikacji pożywek prześledzono początkowe etapy procesu androgenezy. Wyróżniono cztery sposoby powstawania embrionów: 1) formowanie drobnych pierścieniowatych struktur wykazujących biegunowość, najczęściej zlokalizowanych peryferyjnie, 2) formowanie dużych pierścieniowatych struktur, z wyraźnie widoczną centralnie położoną wakuolą,, 3) formowanie przez dzielące się komórki okrągłych dużych struktur, wypełniających stopniowo całą mikrosporę, począwszy od peryferyjnie zlokalizowanego jądra w mikrosporze, 4) formowanie drobnych globularnych struktur, najczęściej zlokalizowanych centralnie. Zaobserwowano struktury ELS poza ziarnami pyłku. Stwierdzono zróżnicowaną reakcję analizowanych obiektów na zastosowane warianty pożywek. Jednocześnie uzyskiwanie powtarzalnych wyników, co do przebiegu procesów androgenezy, sugeruje szansę przełamania barier/y rozwoju zarodków w rośliny. Zdolność do androgenezy uwarunkowana jest genetycznie i często powoduje różny odsetek otrzymywanych roślin haploidalnych u różnych gatunków, u odmian tego samego gatunku, a nawet pomiędzy poszczególnymi liniami DH. U kukurydzy ciągle za mało mamy informacji odnośnie genów kontrolujących ten proces, w przeciwieństwie do np. jęczmienia, u którego wiadomo, jakie geny są odpowiedzialne za poszczególne fazy rozwoju zarodka – od momentu zmiany rozwoju drogi gametofitycznej na sporofityczną aż do powstania embrionu różnicującego się w roślinę. Bardzo niska podatność kukurydzy do androgenezy jest przyczyną ograniczonych badań genetycznych u tego gatunku, a zwłaszca w Polsce. Przeprowadzona ocena wybranych genotypów kukurydzy pozwoliła na wytypowanie obiektów do podjęcia badań genetycznych nad procesem androgenezy u rodzimych materiałów a zarazem konieczne wydaje się poprawienie jego efektywności w rodzimych materiałach poprzez przekrzyżowanie z liniami chińskiego pochodzenia, które odznaczają się dużą zdolnością do androgenezy.
Celem badań było określenie warunków mikrorozmnażania mieszańca (L. termis x L. mutabilis Mut.628) oraz jego form rodzicielskich w kulturze merystemów. Do inicjacji kultury wykorzystano apikalne merystemy. Eksplantaty po sterylizacji zostały wyłożone na pożywkę B5 oraz z dodatkiem regulatorów wzrostu (mg dm-3 ): B5+1.5 BA, B5+1.0 NAA, B5+3.0 IBA, B5+1.0 NAA. B5+1.5BA + 3.0 IBA. Analizowane formy rodzicielskie i ich mieszaniec wykazały odmienną organogenezę w zależności od warunków kultury. W długoterminowej kulturze merystemów u eksplantatów L. termis na pożywce B5 obserwowano rozwój bocznych i przybyszowych pędów oraz kwitnienie. Pełną morfogenezę (obecność korzeni, pędów bocznych i przybyszowych) stwierdzono na pożywce z dodatkiem auksyny - B5+3.0 IBA. Regeneracja roślin, łącznie z ich ukorzenianiem była również obserwowana u L. mutabilis Mut-628 na pożywce B5, B5+1.5 BA oraz B5+3.0 IBA. U tego gatunku stwierdzono intensywne formowanie tkanki kalusowej. Mieszaniec wykazał podobieństwo w regeneracji do formy matecznej, ale pewne istotne różnice zostały zaobserwowane. Najkorzystniejszy rozwój pędów nastąpił na pożywce B5 z dodatkiem 1.5BA + 3.0 IBA, ale nie odnotowano formowania korzeni. Na pożywce B5 rośliny mieszańca kwitły podobnie jak forma mateczna. Eksplantaty mieszańca wytwarzały kalus, ale mniej obfity w porównaniu do formy ojcowskiej. Publikacje: Galek R., Sawicka-Sienkiewicz E., Buzar M. 2010. Mikrorozmnażanie wybranych przedstawicieli rodzaju Lupinus w kulturze merystemów. ZPPNR, nr. 550: 63-70.
Celem badań była ocena 14 genotypów łubinu wąskolistnego pod względem wybranych elementów plonotwórczych na podstawie dwuletnich doświadczeń polowych. Materiał do badań stanowiły: trzy odmiany (Emir, Graf, Zeus), ród LAE-1, siedem mieszańców - pięć uzyskanych po skrzyżowaniu odmiany Emir x Graf i dwa LAE-1 x Graf pokolenia F5 i F6 oraz trzy mutanty odmiany Emir (1H, 2H, 5H). Na podstawie przeprowadzonej analizy wariancji stwierdzono istotne zróżnicowanie badanych materiałów pod względem liczby zebranych strąków z rośliny oraz nasion, masy nasion, masy tysiąca nasion a także pod względem indeksu płodności. Mieszańce Emir x LAE-1 (208,209) i LAE-1 x Graf (204) charakteryzowały się zdeterminowanym typem wzrostu jak jeden z komponentów rodzicielskich - linia LAE-1 i wyróżniły się najwyższym indeksem płodności – powyżej 40%. Najwięcej strąków (28) i nasion (102) zebrano z roślin mieszańca Emir x LAE-1 (207). Masa nasion z rośliny u form o tradycyjnym typie wzrostu była wyższa o 47% w stosunku do analizowanych samokończących genotypów. Najmniejszymi nasionami odznaczył się LAE-1, a wprowadzenie odmian Emir i Graf do formuły mieszańców spowodowało podwyższenie masy 1000 nasion, w szczególności u (LAE-1 x Graf) - 205. Publikacje: Kozak K., Galek R., Sawicka-Sienkiewicz E., Zalewski D. 2010. Wybrane elementy struktury plonu nasion w kolekcji łubinu wąskolistnego (Lupinus angustifolius L.). ZPPNR nr 550: 105-111.
Rodzaj Lupinus liczy około 250 gatunków, a jego przedstawicieli można spotkać na obu kontynentach amerykańskich oraz w rejonie Basenu Morza Śródziemnego i Afryce Północnej. Hodowla każdego gatunku uprawnego prowazdona jest oddzielnie, a otrzymywanie mieszańców międzygatunkowych w obrębie rodzaju Lupinus należy do zadań trudnych. W wyniku przeprowadzonych krzyżowań między łubinem andyjskim i łubinem białym uzyskano formy mieszańcowe. Celem przeprowadzonych doświadczeń było porównanie polimorfizmu DNA między badanymi mieszańcami międzygatunkowymi a gatunkami wyjściowymi L. mutabilis a L. albus sensu lato. Charakterystyka mieszańców oparta była na markerach dominujących (RAPD, ISSR) i kodominujących (STS). Określono przydatność, zastosowanych niektórych (OPA-7, OPA-8, OPA-13, OPA-14, CS1225, CS-60) z 19 markerów do oceny charakteru mieszańcowego L. termis x L. mtabilis XM.5 oraz L. mutabilis XM.5 x L. vavilovi. Publikacje: Zoga M., Nowosad K., Galek R., Sawicka-Sienkiewicz E. 2010. Zastosowanie markerów molekularnych w identyfikacji mieszańców Lupinus albus sensu lato x L. mutabilis. ZPPNR nr 550: 71-80.
Prace eksperymentalne nad mikrorozmnażaniem gatunków z rodzaju Miscanthus są prowadzone w wielu europejskich ośrodkach naukowych, a w Polsce przede wszystkim w IGR w Poznaniu. Miscanthus x giganteus jako allotriploid jest całkowicie sterylny i dlatego nie rozmnaża się przez nasiona. Roślinę można rozmnażać wegetatywnie poprzez podział kłączy, jednak mikrorozmnażanie oferuje najkorzystniejszy współczynnik namnażania. W przeprowadzonych badaniach do inicjacji kultur wykorzystano niedojrzałe kwiatostany, pąki boczne z pędu głównego oraz przybyszowe izolowane z rhizomów. Ponadto, zbadano możliwość ograniczenia produkcji związków fenolowych przez eksplantaty, stosując dodatek do pożywki podstawowej (MS) antyutleniaczy oraz węgla. Pożywka podstawowa była uzupełniona fitohormonami, w zróżnicowanych stężeniach (cytokininami – 2iP 2.0 mg/l, kinetyna 0.5 mg/l oraz auksynami – IAA 0.2 mg/l, NAA 0.2 mg/l, 2,4 -D 2.0 mg/l) i kombinacjach w zależności od etapu kultury. Zdecydowanie najlepsze rezultaty otrzymano używając kwiatostanów, na których intensywnie rozwijał się morfogenny kalus. Szybszemu rozwojowi roślin z kalusa sprzyjał dodatek 2.0 BA oraz 0.2 NAA mg/l do pożywki podstawowej. Regeneracja roślin z pąków bocznych lub przybyszowych nie była tak efektywna, gdyż wydzielane związki fenolowe do podłoża, pomimo zastosowania różnych antyutleniaczy – między innymi AgNO3, PVP, kwasu askorbinowego – niekorzystnie oddziaływały na proces regeneracji i namnażania. Zastosowane warunki hodowli pozwoliły na opracowanie mikrorozmnażania Miscanthus x giganteus Publikacje: M. Buzar, R. Galek, J. Góra, E. Grzyś, M. Hurej, A. Kotecki, M. Kozak, U. Piszcz, E. Pląskowska, W. Pusz, E. Sawicka-Sienkiewicz Z. Spiak, J. Szlachta, J. Twardowski, D. Zalewski, T. Zbroszczyk, Z. Zdrojewski. 2010. Uprawa miskanta olbrzymiego. Energetyczne i pozaenergetyczne możliwości wykorzystania słomy. Monografie XCII, UWP Wrocław: 186.
Celem podjętych badań było przeprowadzenie oceny zróżnicowania pod względem wybranych cech morfologicznych, struktury plonu oraz fenologii następujących trzech grup materiałów kolekcyjnych,: dzikich gatunków (L. hispanicus subsp. hispanicus, L. cosentinii, L. atlanticus, L. pilosus, L. palaestinus) ocenianych na tle wybranych genotypów z gatunków uprawnych (L. angustifolius, L. albus, L. mutabilis), II - siedem mieszańców wewnątrzgatunkowych L. mutabilis i ich form rodzicielskich, III - dziewięć mieszańców międzygatunkowych otrzymanych ze skrzyżowania łubinu białego (L. albus sensu lato) i łubinu andyjskiego (L. mutabilis). Wykonane analizy wykazały przydatność materiałów kolekcyjnych, do celów hodowlanych oraz badań genetycznych. Otrzymanie międzygatunkowych mieszanców L. albus sensu lato a L. mutabilis spowodowało podwyższenie indeksu płodności powyżej 45% w porównaniu do komponentu ojcowskiego, co wyraźnie widać u mieszańców (L. vavilovi x L. mutabilis LM.34), (L. termis x L. mutabilis Mut-628) oraz (L. termis x L. mutabilis KW). Najplenniejszym mieszańcem międzygatunkowym okazał się (L. mutabilis LM.13 x L. graecus) – powyżej 30 strąków z rośliny. Mieszaniec (L. mutabilis XM.5 x L. vavilovi) charakteryzował się najkrótszym okresem wegetacji, a jednocześnie wyróżnił się pod względem liczby strąków z rośliny oraz wysoką zmiennością, co świadczy o możliwości dokonania dalszej selekcji w kierunku poprawienia jego plenności. Uzyskane stosunki rozszczepień w pokoleniu F2 L. angustifolius pod względem barwy nasion jak i kwiatów wskazują, iż obie cechy dziedziczą się u ocenianych populacji w sposób prosty (mendlowska segregacja). W pokoleniu F2 mieszańców (‘Emir’ x LAE-1) oraz (‘Emir’ x ‘Graf’) nastąpiło znaczne poszerzenie zakresu zmienności w stosunku do form rodzicielskich, a także zaobserwowano transgresję dodatnią oraz ujemną. Dla większości badanych cech (wysokość pędu głównego, wysokość całej rośliny, liczba rozgałęzień I-ego rzędu, długość kwiatostanu pędu głównego) stwierdzono istotny wpływ czynnika genetycznego na ekspresję badanych cech, gdyż obliczone wartości współczynników odziedziczalności wynosiły od 55 do 81%, z wyjątkiem masy tysiąca nasion oraz liczby strąków z pędu głównego. Przeprowadzona analiza procesu zapylenia między wybranymi przedstawicielami sekcji Albus oraz Atlanticus wykazała istnienie barier postzygotycznych. Po skrzyżowaniu L. albus ‘Butan’x L. atlanticus, L. atlanticus x L. albus ‘Butan’ i L. albus ‘Butan’ x L. cosentinii obserwowano najwyższy udział słupków z łagiewkami penetrującymi szyjkę, ale największą efektywność w postaci zawiązanych nasion stwierdzono w układzie krzyżowania L. atlanticus x L. cosentinii (11%) oraz L. cosentinii x L. atlanticus (8%). Publikacje: Galek R. 2010. Studia nad zmiennością wybranych cech morfologicznych i użytkowych rodzaju Lupinus, ze szczegolnym uwzględnieniem mieszańców wewnątrz i międzygatunkowych. Zeszyty Naukowe Uniwersytetu Przyrodniczego we Wrocławiu. Monografie CVI, UWP Wrocław.
W badaniach określano wpływ przedsiewnej stymulacji materiału siewnego wg technologii energ’hill oraz zróżnicowanych dawek promieniowania lasera półprzewodnikowego na proces kiełkowania i zawartość barwników trzech odmian buraka cukrowego: Tiziany, Trawiaty i Ruvety. Eksperyment prowadzono w warunkach laboratoryjnych zgodnie z metodyką doświadczenia dwuczynnikowego w czterech powtórzeniach. Obserwowano podwyższenie zdolności kiełkowania oraz wydłużenie korzeni zarodkowych po zastosowaniu obu metod uszlachetniania. Najlepszy efekt stymulacji cech morfologicznych obserwowano dla metody energ’hille. Stwierdzono również istotnie wyższą zawartość karotenoidów i chlorofili w siewkach pochodzących z nasion energ’hille oraz podwyższenie wartości wskaźnika (stosunek zawartości chl a do chl b) po naświetlaniu kłębków promieniami laserowymi.
W efekcie wykonanych badań uzyskano wartościowe wyniki, mające istotne znaczenie dla hodowli łubinu wąskolistnego oraz uzyskania roślin haploidalnych u tego gatunku. Ocena wybranych mieszańców wewnątrzgatunkowych i mutantów łubinu wąskolistnego pozwoliła na wytypowanie genotypów przydatnych do doskonalenia tej rośliny w dalszych procesach hodowlanych. Wykazano istotny wpływ typu wzrostu roślin na ich wysokość oraz liczbę zawiązywanych strąków na pędzie głównym. Formy o zdeterminowanym typie wzrostu (formy epigonalne) dawały rośliny niższe i zawiązywały więcej strąków na pędzie głównym, niż formy tworzące rozgałęzienia boczne. Stwierdzono różny potencjał genotypów łubinu wąskolistnego do kalogenezy i embriogenezy oraz wytypowano te, które odznaczały się najwyższymi zdolnościami morfogenetycznymi. Charakteryzowały się one formowaniem merystemoidów, primordiów korzeniowych, korzeni i zarodków somatycznych oraz dojrzałych zarodków anorogenicznych. Chłodzenie kwiatostanów przed założeniem kultury in vitro ograniczało kalogenezę, a poprzez zmianę drogi rozwojowej mikrospor zwiększało indukcję embriogenezy. Zakładanie kultur „unieruchomionych” izolowanych mikrospor umożliwiło otrzymanie licznych anorogenicznych zarodków w różnych stadiach rozwojowych od globularnych po dojrzałe, co daje realna szansę na uzyskanie haploidalnych roślin łubinu wąskolistnego. Dalszego dopracowania metodycznego wymaga etap regeneracji roślin z uzyskanych zarodków. Publikacje: Kozak K. 2010. Łubin wąskolistny (Lupinus angustifolius L.) – ocena wybranych cech i zdolności do androgenezy w kulturze in vitro. Rzprawa doktorska
Obserwacje cytogenetyczne pozwoliły na stwierdzenie liczby chromosomów w badanych materiałach. Potwierdzono występowanie 2n=48 chormosomów u mieszańców międzygatunkowych i Lupinus mutabilis oraz 2n-50 chromosomów u L. albus. Przeprowadzenie fluorescencyjnej in situ hybrydyzacji z sondami rDNA umożliwiło zidentyfikowanie trzech par chromosomów. Jedna para posiadała sygnały hybrydowe sondy 25S rDNA w regionie NOR chromosomów satelitarnych, a sondy 5S rDNA położone były subtelomerowo i przyśrodkowo na dwóch pozostałych parach chromosomów. Analizy z zastosowaniem metody GISH nie przyniosły oczekiwanych rezultatów. Sygnały sond u mieszańców były bardzo słabe. Systemy markerów molekularnych umożliwiły wykazanie zróżnicowania genetycznego w obrębie badanych linii. Największy polimorfizm DNA otrzymano przy zastosowaniu starterów RAPD. Natomiast markery SST i STS umożliwiły wykazanie zróżnicowania pomiędzy gatunkami Lupinus mutabilis a Lupinus. albus. Publikacje: Zoga M 2010 . Charakterystyka cytogenetyczna i molekularna mieszańców i ich form rodzicielskich – Lupinus mutabilis i L. album sensu lato”. Rzprawa doktorska
Celem eksperymentu było określenie wpływu stymulacji na nasiona buraków cukrowych. Nasiona pochodziły z programu hodowlanego energ'hill lub zostały napromieniowane zróżnicowanymi dawkami światła laserowego. Wpływ biostymulacji był analizowany przez określenie aktywności reduktazy azotanowej, zawartości chlorofilu i karotenoidów w liściach, jak również suchej masy i zawartość cukru w dojrzałych korzeniach. Doświadczenie polowe została założone zgodnie z metodą split plot w trzech powtórzeniach dla dwóch odmian buraka cukrowego (Tiziana i Ruveta). Stymulacja nasion miała pozytywny wpływ na na aktywność reduktazy azotanów u Ruvety i na zawartość barwników fotosyntetycznych w obu odmianach. W odniesieniu do akumulacji suchej masy i cukrów wpływ ten był bardziej korzystny dla Tiziany niż odmiana Ruveta.
Ocenę podatności genotypów żyta na porażenie przez Blumeria graminis przeprowadzono w doświadczeniu szklarniowym zgodnie z metodyką przedstawioną w pracy Zamorski i wsp. (1994). Posługiwano się czterostopniową skalą porażenia (0–3), gdzie 0 – oznaczało brak objawów natomiast 3 – bardzo silne porażenie z koloniami mączniaka zajmującymi 75–100% powierzchni blaszek liściowych. Szklarniowe doświadczenia infekcyjne przeprowadzano wykorzystując do tego celu polową populację patogena utrzymywaną na siewkach wrażliwej odmiany żyta. Inokulację przeprowadzano w fazie trzech liści metodą „miotełkową”. Następnie rośliny umieszczano w kamerze o wysokiej wilgotności. Stopień porażenia roślin oceniano po siedmiu dniach od inokulacji, posługując się wspomnianą skalą porażenia roślin. Ponadto z badanych form żyta ozimego wyizolowano DNA genomowe, które posłuży do poszukiwania markerów molekularnych odporności na tego patogenna. Wśród przebadanych genotypów żyta nie stwierdzono występowania form całkowicie odpornych na mącznika prawdziwego (Blumeria graminis). Wśród badanych rodów żyta ozimego z doświadczenia wstępnego nie znaleziono form całkowicie odpornych na mącznika prawdziwego (Blumeria graminis), jednak na uwagę zasługuje ród wyróżnić należy ród RPD_44 oraz rody HRSM 3, HRSM 19 i HRSM 22, które wykazały wyższą tolerancję od odmian wzorcowych. Ponadto pięć badanych rodów (CHD 21, AND 12, RPD 4, RPD 4, RPD 45) i odmiana żyta Helltop dorównywały odpornością odmianom wzorcowym Bosmo i Dańkowskie Diament. Wśród tej genotypów żyta przesłanych przez hodowców na szczególną uwagę zasługują: forma CHD Ma 123, wykazująca dużą odporność na mączniaka prawdziwego oraz formy HRSM 32-2R i HRSM 33-2R. W celu uzyskania informacji o genach odporności na mączniaka prawdziwego oraz ich identyfikacji w materiałach wyjściowych i kolekcyjnych, przeprowadzona zostanie próba opracowania skutecznego systemu weryfikacji tych materiałów przy pomocy markerów molekularnych. Wykorzystane zostaną znane z literatury markery SSR dla genów odporności na mączniaka (Pm), o znanych sekwencji primerów do genów Pm4, Pm5a-5e i Pm37. Startery te posłużą do weryfikacji ich przydatności do identyfikacji genów w materiałach żyta ozimego.
Przeprowadzone doświadczenia polowe i wykonana analizy statystyczno-genetyczne umożliwiły szeroką ocenę materiałów wyjściowych przydatnych do hodowli odmian mieszańcowych. Wartości efektów heterozji w stosunku do odmian wzorcowych są szczególnie cenne i dają informację o tzw. heterozji użytecznej, którą można wykorzystać bezpośrednio w konstruowaniu formuł odmian mieszańcowych.. Umożliwiły one wybór mieszańców, które uzyskały wyższy plon ziaren i wyższą zawartość suchej masy od odmian Etendard i Matilda. Bardzo cenne informacje na temat wartości hodowlanych badanych linii wsobnych oraz mieszańców uzyskano poprzez zastosowanie kompleksowej ich oceny przy pomocy wielowymiarowych indeksów selekcyjnych. Stosując metody wielowymiarowe, za pomocą jednej wartości można ocenić wartość własną linii, jak również jej przydatność do tworzenia formuł mieszańcowych. W pracy potwierdzona została użyteczność indeksów selekcyjnych potencjału krzyżowania dla GCA i SCA do wyboru najlepszych linii do tworzenia mieszańców na podstawie kompleksowej oceny pod względem wszystkich analizowanych cech użytkowych. Spośród indeksów waloryzujących wartość własną linii wyróżnia indeks swoisty oraz indeks obcy, których stosowanie w procesie hodowlanym daje zadawalające efekty postępu genetycznego. Publikacje: Dmochowska-Huba K. 2010. Heterozja i wartość hodowlana materiałów wyjściowych kukurydzy. Rozprawa doktorska. Katedra Kształtowania Agroekosystemów i Terenów Zieleni
Zwiększenie efektywności produkcji zmusza rolników do coraz powszechniejszego stosowania uprawy uproszczonej lub uprawy w monokulturze. Uprawa taka oprócz wielu zalet ma wiele wad, stąd też badania związane z tym problemem. Celem wieloletnich badań jest określenie możliwości uprawy roślin w tak trudnych warunkach oraz znalezienie sposobów regeneracji stanowiska, szczególnie w przypadku uprawy po sobie. W badaniach testowana jest przydatność takich preparatów jak uzdatniacze glebowe typu UG Max i Biojodis oraz Efektywne Mikroorganizmy w uprawach żyta ozimego i jarego. Uzyskane wyniki wskazują na pozytywny wpływ czynników regenerujących glebę na jej stan, oraz na roślinę a głównie jej plonowanie. |